История поисков

Туту.ру → Путеводитель → Туту журнал → Транспорт → Зачем конкретно обливают самолёт перед вылетом, и что будет, если этого не делать?

Зачем конкретно обливают самолёт перед вылетом, и что будет, если этого не делать?

23 апреля 2019

В прошлом моем посте была некоторая вольность относительно процедуры снятия льда и защиты от льда самолёта. triplebanana в комментариях это поправил, а дальше мы стали детально разбираться в этом вопросе. К счастью, помог Юрий Владимирович Филатов, который собрал для Аэрофлота одну из первых машин обдува бортов струёй реактивного двигателя, закупал первые машины-«Элефанты» и вообще имеет опыт 40 лет в этой сфере. Сейчас он преподаёт в Центре подготовки руководящего состава авиации, школе Аэрофлота и ГОСНИИГА и работает в «А-Групп», про которую я уже рассказывал.

Началось всё с того, что давным-давно в СССР была поливомоечная машина — по сути, обычная городская «поливайка», которую заправляли составом «Арктика» или «Арктика-200». И был топливозаправщик ТЗ-22 (на 22 тонны), который заправляли горячей водой в котельной и который шёл к самолёту смывать с него снег. Были метёлки и швабры со скребками, с которыми бойцы в сапогах со стальными подковами ходили по крылу Ил-76 и сбивали лёд.

Наиболее близкая к современности процедура выглядела так: к борту подходил модифицированный «Урал А-96» с выдвигающейся люлькой. Туда залезал человек со шлангом, делал пару витков вокруг ограждения люльки (потому что шланг тяжёлый и скользкий) и поливал самолёт из наконечника — сплющенной молотком металлической трубки. В региональных аэропортах на Севере иногда так делают до сих пор, потому что это работает при стабильно холодной погоде. А вот для ситуаций ледяного дождя, сильного снега и прыжков температуры около минус 5 по Цельсию нужны уже другие меры, чтобы самолёт не набрал льда между выездом из ангара и взлётом.

Зачем вообще нужно обливать самолёт?

Есть два вида обливки: для очистки и для защиты. Называются они соответственно деайсинг и антиайсинг.

На самолёт за время нахождения на земле налипают снег и лёд. Например, за ночь между рейсами может выпасть несколько сантиметров снега. Возможны следующие последствия:

Это увеличит массу воздушного судна.
Изменит форму и гладкость поверхностей судна, что может сказаться на его аэродинамических качествах.
Может заблокировать или ограничить подвижные элементы (механизацию).
И, наконец, если во время взлёта с крыла при вибрации будут слетать твёрдые осколки, то они могут повредить хвостовое оперение или попасть в двигатели (если они скомпонованы за крыльями).

Попадание льда на лопатки вращающегося вентилятора или компрессора двигателя может привести к их повреждению и помпажу двигателя (проще говоря, он заглохнет, и перезапустить его не удастся). В истории авиации такие случаи были.

Поэтому было бы хорошо очистить самолёт от всего того, что налипло. Иногда достаточно очистить имеющийся слой и не покрывать поверхность судна больше ничем.

При температурах до минус 7 (теперь по стандарту уже до 0 и выше) это делалось горячей водой. При температурах ниже — составом «Арктика». «Арктика» в разных концентрациях использовалась и для очистки, и для защиты от новых образований. Сейчас вместо неё используется несколько разных типов жидкости.

Теперь представьте, что вы только что очистили самолёт, но он стоит под дождём или мокрым снегом. Нужно защитить его от образования новых «корочек». Для этого используют другую жидкость, которая создаст плёнку примерно на 10–20 минут, а потом при взлёте на скорости 180 километров в час слетит с корпуса. Чистый свежий самолёт спокойно и безопасно взлетит.

Если самолёт не очищать, то взлетать ему нельзя. Поэтому альтернатива — не летать в сложные погодные условия. То есть в случае России — по сути, вообще не летать зимой.

Творения сумрачного русского гения

Помните тот период, когда в стране был принят максимально рационализаторский подход? Так вот, одной из проблем были авиационные двигатели, которые после исчерпания ресурса снимали с самолётов. Но двигатели вполне себе могли работать, просто их бесперебойная работа гарантировалась уже меньшим количеством девяток. Чаще всего двумя, иногда — одной. Так вот, эти двигатели надо было как-то использовать. Представьте себе радость советского инженера, которого попросили как-нибудь применить эти штуки. Причём желательно мирно.

Примерно так на ТВЗ поставили рекорд по скорости железнодорожного состава (стесав заодно участок пути и разбросав гравий за вагоном-лабораторией), примерно так появились пожарные машины для тушения огня струёй, машины для очистки карьеров и шахт от загазованности.

А в Шереметьево авиатехники по утрам приходили на самолёт и с помощью стремянок соскребали всё вручную. Это опасно и тяжело. Крыло Ил-76 больше 8 метров в ширину, скользкое. Пристёгивались карабинами. С учётом, что тогда по правилам это был специально обученный персонал, имеющий допуск к воздушным судам (фактически авиационные механики), очень хотелось как-то оптимизировать процедуру. И вот к ним в руки попал АИ-20 турбовинтовой (двигатель с Ан-12 без пропеллера) в качестве источника реактивной струи. Взяли ЗиЛ-130 с подъёмным кузовом на «ножницах», поставили движок в качающуюся вилку и посадили оператора.

Эта штука отлично обдувала воздушное судно! Правда, в процессе эксплуатации выяснилось, что двигатель, скажем так, несколько недооценён. Кроме льда, он отлично очищал самолёт от разных выступающих частей. По крайней мере, мог, если его поднести поближе. Официальное разрешение на такую процедуру дал только Туполев, написав подробную инструкцию, что можно, а что нельзя. ГОСНИИГА взяли Ил-18, оклеили термодатчиками и обдували, пока не выработали методику. Вышли рекомендации, сколько секунд продвигать и где. Второй особенностью именно этого агрегата стало то, что АИ-20 обладает не очень хорошей системой суфлирования (освобождения масла от воздушных пузырьков): при наклоне часть масла попадала в выхлопное сопло. Кипящее масло довольно тяжело отмыть от борта. А если дунуть по иллюминаторам, то там образовывалось «серебро» — такая характерная плёнка, из-за которой приходилось снимать их и переполировывать. В итоге с уже имеющейся методологией рижский завод начал выпускать эти машины серийно, но с другим двигателем. Ещё один такой чудесный агрегат был в Ленинграде. Там с люлькой не заморачивались, просто поставили ВК-1 перед самолётом, он дул ровно два раза: направо и налево. И можно было лететь, если самолёт с предстарта не снесло. Поэтому такие опыты проводили только с Ту-154 и более тяжёлыми машинами.

В серию пошли движки М-701 (с учебно-тренировочных самолётов), они оказались компактнее и стабильнее. Поскольку мы очень много и часто менялись опытом с Копенгагеном, то показали изобретение и им. Но у них не прошло по требованиям безопасности, к тому же вспомогательная силовая установка (маленький реактивный двигатель) слишком сильно и противно свистела. А про то, что вместо наушников можно вставлять в уши лампочки от фонарика, датчане не знали.

Похожие машины с двигателями помощнее чистят полосы от снега. Например, это был «Змей Горыныч» ТМ-59.

Ещё попробовали поэкспериментировать с инфракрасными излучателями. Поскольку это был СССР, то следует читать «блок инфракрасных ламп». Выяснилось, что это излучение отлично прошивает и снег, и лёд, и дальше греет крыло. От нагрева крыла плавится нижний слой, но соскальзывают лёд и наст только у краёв крыльев, но не в середине. Поэтому как предварительный способ чистить — отлично (в ангаре до выкатывания самолёта). Как способ снять иней — отлично. Но для настоящих зимних условий не подходит. Зато похожая машина стала использоваться для снятия толстых наслоений льда на бетоне. Приезжал АЛМИ-1 с двумя реактивными двигателями. Мощность одного использовалась для питания огромного квадрата ламп, который светил прямо на лёд. Второй сбоку сдувал этот лёд с полосы — получалось, что начисто срывались такие огромные куски, иногда с легковую машину размером.

Чем чистят сейчас

Аэродинамика новых самолётов потребовала новых жидкостей. В 1988 году были куплены первые машины-«Элефанты» для Шереметьево. Современные машины умеют работать с разными типами жидкостей, смешивать жидкости внутри, обогревать их на борту и так далее.

Вот так работает форсунка:

Обратите внимание, что прожектор установлен прямо рядом, то есть оператор может видеть конкретные участки и подсвечивать под углом элементы обшивки ВС.

Внешний вид машины

Внутренности «Элефанта»

Кабина оператора и оператор

Дизельный двигатель воздушного охлаждения Deutz. На более новых машинах используется маршевый двигатель автомобиля, поскольку их мощности теперь достаточны для поддержания работы всех систем. Под стальными кожухами справа — бортовая электроника для управления системами.

«Счётчик» воды, точнее, датчик расхода жидкости в литрах, не оказывающий помех. При отклонениях состава жидкости при смешивании автоматика меняет давление. Если состав отклоняется больше чем на 3 % по содержанию воды, то машина останавливает работу. С водой смешивается только ПОЖ тип-I, а тип-IV применяется в 100 % концентрации

Бойлер на 4 кубометра воды и два бака (сзади) по 2 кубометра жидкостей. По стандартам они подписаны типом жидкости, так же подписаны все рукава

Кабина оператора в транспортном положении

Рабочее место водителя, блок в центре управляет автоматикой (в частности, обогревом отсеков)

Табличка ТО

Кнопки аварийного останова — везде. В центре — красный ввод питания 380 В для работы систем машины (прогрева жидкостей) на стоянке

Вводы баков имеют разный диаметр

Сложенная стрела

Жидкость скользкая, поэтому многие элементы имеют дополнительные фрикционные покрытия

Поднятая стрела

Поднятая и выдвинутая в рабочее положение стрела (максимум 10 метров, есть модификации на 13 метров)

«Усы» на конце стрелы — датчики касания поверхности ВС, при их срабатывании машина останавливается

Кабина имеет дворники со всех сторон

Рабочее место оператора. Джойстики управляют стрелой и форсункой

Виден расход жидкости

«Педаль мертвеца» — работа ведётся только при нажатии на неё. Если убрать ногу, то машина останавливается

На практике для пассажирских рейсов SVO используются два типа жидкости: тип-1 — для деайсинга, и тип-4 в разных концентрациях — для антиайсинга. Тип-3 нужен для определённого типа тихоходных судов, у которых скорость отрыва передней стойки от ВПП низкая.

Тип-1 — это гликоль (раньше был пропиленгликоль, теперь более «долгий» этиленгликоль), 20 % воды и разные присадки: антипенная, антикоррозионная (потому что гликоли агрессивны), цветовая (деайсинг «красит» самолёт в красно-оранжевый, потом надо «покрасить» его антиайсингом в зелёный). Тип-2 — более сложная вариация для разведения в различных концентрациях.

Тип-4 — 50 % гликоля и 50 % воды, те же присадки, загуститель и ещё присадка, которая уменьшает поверхностное натяжение для равномерности покрытия. Тип-4 можно использовать в разных концентрациях. Условно можно использовать 50 % раствор Типа-4 для деайсинга, а затем 75 % — для антиайсинга. Тип-3 — тоже загущенная жидкость, похожая на Тип-4, но с меньшим моментом сдвига. Это неньютоновская жидкость, освобождающая крыло при определённой скорости. Тип-4 делает это на скорости около 180 километров в час, тип-3 может и около 100.

Кстати, про зелёный. Самолёты S7 имеют другой оттенок, и пересечение по цвету с жидкостью Юрий Владимирович видел только один раз — когда они тащили из сугроба танком Т-55 без башни выкатившийся за полосу Боинг-747 Иракских авиалиний. С тех пор ничего подобного не попадалось.

Идеально располагать пункты обработки непосредственно рядом с выездом на исполнительный старт рядом с торцом полосы. Это даёт наименьшее время от обработки до взлёта, и делает экологично, так как в одном месте проще собирать остатки разлитой жидкости при помощи уклонов покрытия и дренажа, не давая жидкости разливаться по перронам. Но в большинстве аэропортов инфраструктура пока что не позволяет располагать пункты облива таким образом. Облив делается на местах стоянок судов и на пунктах обработки между стоянкой и стартом, чтобы сократить время между обработкой и вылетом.

Во Франкфурте и Токио стоят портальные машины. Работает это так: самолёт подруливает под портальный кран с форсунками, оператор набирает на компьютере тип судна, ЧПУ прокатывает программу обработки. Оказалось, что без человеческого глаза — огромные расходы жидкостей, низкая эффективность, иногда остаётся лёд. Пробовали использовать видеокамеры, но тогда задача распознавания решалась плохо. С современными системами уже должно хватать возможностей, но готовых проектов пока нет. Оператор умеет смотреть на косвенные признаки вроде стыков листов, блеска заклёпок и так далее.

Поэтому наиболее интересна с практической точки зрения система «IceWolf» в Денвере. На исполнительном старте — колонны на расстоянии размаха крыла А-380. На колоннах — верхняя часть «Элефанта», телескопические стрелы. Там же — люльки оператора. По сути, это большой «Элефант», вкопанный в землю, к которому подведены коммуникации и у которого куда больше баков (потому что американцы очень любят работать с готовыми смесями, а не мешать на месте, и им важно где-то хранить то, что не было использовано полностью из премиксов).

Теперь — FAQ

Чем защищён самолёт в полёте?

Вопреки расхожему мнению, в полёте самолёт не должен иметь покрытия жидкостью. В полёте для предотвращения образования льда используются специальные резиновые элементы, трассы с горячим воздухом, электронагреватели или индукционные катушки, «трясущие» обшивку.

Зачем тогда самолёт обливают при явно плюсовых температурах?

Потому что есть ещё одна особенность — если это промежуточная посадка, то топливо в баках на крыльях остывает почти до забортной температуры эшелона и на землю приходит в районе минус 40 градусов по Цельсию. То есть сверху на крыло вполне может что-нибудь намёрзнуть, если дать воде «зацепиться». Здесь есть путаница в словах: часто такой лёд называют топливным, но аналогичный термин используется для льда, образующегося на большой высоте внутри бака с топливом.

Со включёнными или выключенными двигателями делается обливка?

Время защиты измеряется от попадания первой капли жидкости на корпус судна. Поэтому нужно быстро обработать самолёт (иногда в 2, 3 или 4 машины при сложных погодных условиях), а затем стартовать до момента, пока жидкость ещё «работает». При работе двигателей есть опасность залить жидкость во вспомогательную силовую установку (Ил-96, большая часть Боингов, большие Эйрбасы имеют воздухозаборник ВСУ около вертикального киля) или пропустить её через двигатель: может произойти помпаж. Но большинство авиакомпаний разработало процедуры, когда обработка делается при включённых двигателях для ускорения старта. Аналогичный вопрос — с подвижными элементами: большинство протоколов предполагает обработку с убранной механизацией, но есть компании, которые ставят механизацию во взлётное положение перед обливом.

Во многих странах мира принята практика, когда обработка проводится с уже запущенными двигателями, которые работают на малом газу (т. е. на «холостых» оборотах). Самолёт в этот момент полностью загружен, заправлен, пассажиры уже на борту, и двери полностью задраены. В России принято сначала производить облив, а затем — запуск двигателей.

Почему теперь этиленгликоль вместо пропиленгликоля в жидкости?

Потому что два года назад новые тесты в Квебеке показали, что для ряда условий вроде ледяного дождя время защиты очень сильно снижается. По стандартам FAA (Federal Aviation Administration) и канадских авиавластей (это законодатели в мире защиты от обледенения) холдовер снизился почти в два раза. Это потребовало новых составов.

А он не вредный?

Ещё как! При обработке из расчёта 1 литр на квадратный метр обшивки 20 % стекает на землю. Из оставшихся 80 % треть стекает на дистанции от исполнительного старта до 400 метров разбега. Ещё треть — от 400 до 1 200 метров. Последняя треть срывается таким характерным аэрозолем, что получается визуальный эффект как при пробитии звукового барьера истребителем. Этот аэрозоль летит далеко за пределы канализации аэропорта. С полосы часть жидкости собирается машиной, но это как вылить на бетон бутылку водки: трагедия невозможности собрать всё знакома многим русским людям. Поскольку жидкость является выбором авиакомпании (КВС заказывает тип и метод обработки), а дренаж — частью аэропорта, то есть некоторая несостыковка в ответственности. Правильный вариант был бы в построении более сложных систем канализации, но тут-то и встаёт вопрос: кто за это будет платить? Сейчас 500 вылетов в день, 200 литров на борт.

Вот пример количества жидкости (литр на квадратный метр обшивки после удаления снега и льда):

Кто производит жидкость?

Раньше она закупалась в Шотландии (Kilfrost) и в Германии (Hoechst, позднее — Clariant). Сейчас появились три компании в РФ. В старые времена в рождественский период было особенно сложно: из Шотландии бочки с жидкостью везли на пароме, потом — до Риги, дальше — машиной в Москву. Таможенники ставили палки в колёса, но Юрий Владимирович тогда использовал железный аргумент: «Вы и я здесь только потому, что самолёты летают. Если не будут летать — и вы и я тут не нужны».

Сколько нужно времени, чтобы обучить оператора «Элефанта»?

Около 60 дней с учётом получения всех допусков. До этого нужны среднее техническое образование и прохождение курсов на базе Шереметьево. Самая простая категория — водитель, потом — оператор, потом — приёмщик (отвечающий за готовый результат, в частности, трогающий крыло рукой для проверки наличия прозрачного льда), тренер, преподаватель. Преподаватель обязан иметь не только высшее авиационное образование, но и опыт практической деятельности по обработке судов. Механической обработки скребком сейчас нет.

Какие бывают ошибки при обливке?

Основные такие:

1. Попадание жидкости туда, куда ей не надо попадать, например, в воздухозаборники ВСУ или в аэродинамически «тихие» зоны. А жидкость типов 2, 3 и 4 может потерять в них влагу и стать подобием губки, дальше она может увеличиться в объёме в несколько десятков раз, набирая новую влагу из воздуха, замёрзнуть и заблокировать механизацию.

2. Недостаточный деайсинг. Почти невозможно разглядеть прозрачный лёд на крыле: он визуально не отличается от блеска обработанной поверхности. Поэтому обязательная операция — потрогать крыло рукой после облива. Других способов проверки на практике пока нет. Прозрачного льда очень боятся Скандинавские авиалинии, в частности, просили более опытных русских коллег обучать их операторов процедуре проверки на прозрачный лёд.

3. Несоблюдение давления (форсунка помещается слишком близко к поверхности судна) — с недавних пор запретили потоки под 90 градусов к поверхности, плюс есть нормы безопасных расстояний.

4. При параллельной обработке двумя машинами — несимметричный расход жидкости.